JP2003119613A

JP2003119613A - たばこ煙用フィルター素材、繊維状セルロースエステル短繊維及びその製造方法

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Publication number: JP2003119613A
Application number: JP2002231885A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Matsumura; 裕之松村; Shu Shimamoto; 周島本; Toru Shibata; 徹柴田
Original assignee: Daicel Chemical Industries Ltd
Current assignee: Daicel Corp
Priority date: 2002-08-08
Filing date: 2002-08-08
Publication date: 2003-04-23
Anticipated expiration: 2021-05-31
Also published as: JP3779945B2

Abstract

(57)【要約】【課題】たばこの喫味を損なうことなく、湿潤時の崩
壊性に優れるたばこ煙用フィルター素材により、環境汚
染を軽減する。【解決手段】たばこ煙用フィルター素材は、フィブリ
ル化された繊維状セルロースエステルを含み、前記繊維
状セルロースエステルの平均直径は１５〜２５０μｍで
あり、ＢＥＴ比表面積は０．５〜４．５ｍ²／ｇであ
る。素材中のセルロースエステル繊維の含有量は、例え
ば、２０重量％以上である。前記セルロースエステル繊
維は、例えば、セルロースエステル溶液を、ノズルから
該セルロースエステルに対する貧溶媒中に押し出し、剪
断力を作用させることによって得られる。このようなフ
ィルター素材は、例えば繊維状、ウェブ状、シート状で
たばこ煙用フィルターとして用いることができ、たばこ
の喫味が良好で、しかも湿潤時の崩壊性に優れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、湿潤時の崩壊性に
優れるたばこ煙用フィルター素材、前記素材に用いられ
るセルロースエステル繊維及びその製造方法、並びに前
記素材を用いた、たばこ煙の喫味が良好で湿潤時の崩壊
性に優れるたばこ煙用フィルターに関する。

【０００２】

【従来の技術】たばこ煙中のタール類を除去し、喫味に
優れるたばこ煙用フィルターとして、セルロースアセテ
ートの繊維束をトリアセチンなどの可塑剤を用いて成型
したフィルタープラグが広く使用されている。しかし、
このフィルタープラグは可塑剤により繊維同士が部分的
に融着しているため、使用後に廃棄すると、環境中で形
状が崩壊するまでに長時間を要し、環境汚染の一因とな
る。

【０００３】一方、クレープ状に加工した木材パルプシ
ートを原料とした紙製のたばこ煙用フィルターや再生セ
ルロース繊維束からなるたばこ煙用フィルターも知られ
ている。これらのフィルターは、セルロースアセテート
繊維束からなるフィルタープラグと比較して、湿潤時の
崩壊性が若干高く、環境汚染をある程度軽減できる。し
かし、たばこの喫味が劣ると共に、フィルターとして必
要なフェノール類の選択除去性がセルロースアセテート
に比べて極端に低く、また同じ圧力損失においてフィル
ターの硬度が低い。

【０００４】特開昭５２−９６２０８号公報には、特定
の方法で得られたセルロースアセテートのパルプと熱可
塑性樹脂の短繊維からなるシートが開示されている。し
かし、このシートは、前記パルプと短繊維を混合抄紙
し、加熱加圧することにより得られるため、水浸漬後の
引張強度および伸度、耐水性が大きく、崩壊性が極めて
低い。

【０００５】特公昭５０−３８７２０号公報には、直径
０．１〜１０μｍのフィブリル状セルロースアセテート
のミクロファイバーで構成された表面積３ｍ²／ｇ以上
の繊維状物からなるたばこ煙用フィルターが開示されて
いる。しかし、前記繊維状物は高度にフィブリル化され
ているため、繊維間の接着力が強くなり、強度は高くな
るものの崩壊性に劣る。また表面積が大きいので、たば
こ煙中の有害成分の除去効率は高いものの、旨み成分ま
でもが除去されてかえって喫味を損なう虞れがある。

【０００６】特開昭５３−４５４６８号公報には、直径
０．５〜５０μｍ、表面積５ｍ²／ｇ以上のセルロース
エステル小繊維５〜３５重量％とセルロースエステル短
繊維６５〜９５重量％を含む不織繊維状シートを用いた
フィルター材料が開示されている。前記セルロースエス
テル小繊維は、高度にフィブリル化されているため、や
はりフィルター材料の崩壊性は十分でなく、環境汚染の
虞れが高いと共に、たばこの喫味を損なう虞れがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、たばこの喫味を損なうことなく、湿潤時の崩壊性に
優れ、環境汚染を軽減できるたばこ煙用フィルター素材
を提供することにある。

【０００８】本発明の他の目的は、乾燥時の強度が高い
にも拘わらず、湿潤時には迅速に崩壊するたばこ煙用フ
ィルター素材を提供することにある。

【０００９】本発明のさらに他の目的は、たばこの喫味
を損なうことなく、たばこ煙中の有害成分の除去効率に
優れるたばこ煙用フィルター素材を提供することにあ
る。

【００１０】本発明の他の目的は、前記のような優れた
特性を有するたばこ煙用フィルター素材に用いられるセ
ルロースエステル繊維及びその製造方法を提供すること
にある。

【００１１】本発明のさらに他の目的は、前記の如き優
れた特性を有するたばこ煙用フィルターを提供すること
にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するため鋭意検討した結果、フィブリル化された
繊維のうち、従来の高度にフィブリル化された微小繊維
に比べ径が大きく、比表面積の小さいセルロースエステ
ル短繊維を含有するたばこ煙用フィルター素材が、喫
味、有害成分の除去効率に優れると共に、自然環境下で
雨水などにより容易に崩壊することを見いだし、本発明
を完成した。

【００１３】すなわち、本発明では、セルロースエステ
ル溶液を、ノズルから前記セルロースエステルに対する
沈殿剤又は凝固剤中に押出し、非固化状態の繊維状紡糸
液を、カッティング手段により、剪断力を作用させて部
分的にフィブリル化しながら切断して繊維状セルロース
エステル短繊維を製造する。この製造方法では、非固化
状態の紡糸液を部分的にフィブリル化しながら切断する
とともに凝固液と接触させ、短繊維として凝固させるこ
とができる。本発明は、前記製造方法により得られたセ
ルロースエステル短繊維を包含し、このセルロースエス
テル短繊維は、通常、湿潤時に測定した最も太い部分の
繊維直径の平均値を示す平均直径が１５〜２５０μｍで
あり、ＢＥＴ比表面積が０．５〜４．５ｍ²／ｇであ
る。

【００１４】また、本発明は、前記セルロースエステル
短繊維を含むたばこ煙用フィルター素材を含む。前記素
材において、セルロースエステル短繊維の含有量は、広
い範囲から選択でき、例えば、素材の全量に対して２０
重量％以上である。セルロースエステルとしては、セル
ロースアセテートなどが使用でき、セルロースエステル
短繊維の繊維長は、０．１〜１０ｍｍ程度であってもよ
い。また、前記フィルタ素材は、さらに天然又は再生セ
ルロースを含有していてもよく、セルロースエステル短
繊維と、天然又は再生セルロース繊維との割合は、例え
ば、前者／後者＝９８／２〜２０／８０（重量比）程度
であってもよい。さらに、前記フィルタ素材は、抄紙構
造を有するシート状であってもよく、クレープ加工又は
エンボス加工されていてもよい。さらに、本発明では、
前記たばこ煙用フィルター素材で構成されたたばこ煙用
フィルターも包含する。

【００１５】なお、本明細書において、「シート」と
は、二次元的拡がりを有する紙状物を意味し、巻き取り
可能であればよい。また、「平均直径」とは、湿潤時に
測定した繊維直径の平均値をいい、最も太い部分の直径
をその繊維の繊維直径とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明をより詳細に説明す
る。

【００１７】前記セルロースエステルとしては、例えば
セルロースアセテート、セルロースブチレート、セルロ
ースプロピオネートなどの有機酸エステル；硝酸セルロ
ース、硫酸セルロース、燐酸セルロースなどの無機酸エ
ステル；セルロースアセテートプロピオネート、セルロ
ースアセテートブチレート、セルロースアセテートフタ
レート、硝酸酢酸セルロースなどの混酸エステル；およ
びポリカプロラクトングラフト化セルロースアセテート
などのセルロースエステル誘導体などが例示される。こ
れらのセルロースエステルは、単独でまたは二種以上混
合して使用できる。なお、本発明の繊維状セルロースエ
ステルは、これらのセルロースエステル以外に他の物質
を含有していてもよいが、その場合セルロースエステル
の含有量は、５０重量％以上であることが好ましい。

【００１８】セルロースエステルの平均重合度は、例え
ば１０〜１０００、好ましくは５０〜９００、より好ま
しくは２００〜８００程度であり、セルロースエステル
の平均置換度は、例えば１〜３程度である。なお、平均
置換度１〜２．１５、好ましくは１．１〜２．０程度の
セルロースエステルは、生分解性を高める上で有用であ
る。

【００１９】セルロースエステルの原料は、特に制限さ
れず、天然又は再生セルロースなどが用いられる。原料
としては、通常、木材パルプを用いる場合が多い。な
お、セルロースエステル原料としては、高純度のセルロ
ースを用いることが好ましいが、本発明では品質の低い
セルロース原料（例えば、ヘミセルロース含有量５〜２
０重量％程度の木材パルプなど）も有効に利用できると
いう特色がある。

【００２０】なお、セルロースエステル中に残存する硫
酸量とアルカリ金属又はアルカリ土類金属との当量比が
０．１〜１．１、好ましくは０．５〜１．５程度のセル
ロースエステルは、耐熱性が高いと共に、生分解性に優
れる。前記硫酸は、セルロースエステルの製造に触媒と
して使用する硫酸に由来し、硫酸、硫酸塩、スルホアセ
テートや硫酸エステルとして残存し、遊離していてもよ
い。アルカリ金属（例えば、リチウム、ナトリウム、カ
リウムなど）やアルカリ土類金属（例えば、マグネシウ
ム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムなど）は、
触媒である硫酸の中和剤として添加されると共に、セル
ロースエステルの耐熱性を高めるために添加される。

【００２１】好ましいセルロースエステルには、有機酸
エステル（例えば、炭素数２〜４程度の有機酸とのエス
テル）、特にセルロースアセテートが含まれる。セルロ
ースアセテートの結合酢酸（酢化度）は、４３〜６２％
程度である場合が多いが、酢化度２９〜５２％、好まし
くは３１〜４９％程度のセルロースアセテートは、生分
解性にも優れている。そのためセルロースアセテートの
酢化度は、２９〜６２％程度の範囲で適当に選択でき
る。

【００２２】前記セルロースエステルの形態は、繊維状
である。また、前記繊維は、高次に分岐を有する不定形
に近いものであってもよい。繊維状セルロースエステル
の平均直径は、１５〜２５０μｍ（例えば２０〜２００
μｍ程度）、好ましくは２０〜２００μｍ、より好まし
くは、３０〜１５０μｍ程度である。平均直径が２０μ
ｍ未満では、素材の強度が小さく、平均直径が２５０μ
ｍを越えると、成形性が低下し易い。繊維状セルロース
エステルの繊維長は、素材の強度や成形性を損なわない
範囲で適宜選択でき、通常０．１〜１０ｍｍ、好ましく
は０．２〜５ｍｍ程度である。

【００２３】繊維状セルロースエステルの断面形状は、
特に制限されず、例えば、円形、楕円形、異形（例え
ば、Ｙ字状、Ｘ字状、Ｒ字状、１字状など）や中空状な
どのいずれであってもよい。繊維状セルロースは、必要
に応じて捲縮されていてもよい。

【００２４】前記繊維状セルロースエステルは、フィブ
リル化されており、ＢＥＴ法で測定した比表面積（以
下、ＢＥＴ比表面積という）は、０．５〜４．５ｍ²／
ｇ、好ましくは０．５〜４ｍ²／ｇ（例えば１〜３ｍ²／
ｇ）程度であり、０．７〜３．８ｍ²／ｇ（例えば０．
７〜３．５ｍ²／ｇ）程度である場合が多い。ＢＥＴ比
表面積が０．５ｍ²／ｇ未満では、たばこ煙中の有害成
分の除去効率が低く、４．５ｍ²／ｇを越えると、たば
この旨み成分までもが除去されてしまい、たばこの喫味
に劣る。

【００２５】前記の平均直径とＢＥＴ比表面積を有する
フィブリル化された繊維状セルロースエステルは、フィ
ブリル化されていない短繊維や、高度にフィブリル化さ
れた微小繊維と異なり、強度が高いにも拘わらず、湿潤
時の崩壊性に優れており、高い強度と優れた崩壊性とを
両立できる。また、適度な濾過効率を有しているので、
喫味を損なうことなく、有害物質を効率よく除去でき
る。

【００２６】前記繊維状セルロースエステルは、例え
ば、セルロースエステル溶液を、ノズルから前記セルロ
ースエステルに対する沈殿剤（以下、凝固剤又は貧溶媒
という場合がある）中に押出し、剪断力を作用させるこ
とにより得ることができる。ノズルから押出されたセル
ロースエステル溶液は、沈殿剤（凝固剤）との接触によ
り、外周部から固化が開始する。この方法では、吐出し
た繊維状セルロースエステル溶液（繊維状紡糸液）に剪
断力を作用させることにより、セルロースエステルが固
化する前に部分的にフィブリル化すると共に切断し、前
記特定の平均直径及びＢＥＴ比表面積を有するフィブリ
ル化された繊維状セルロースエステルを得ることができ
る。なお、このようにノズルを用いて、予め繊維状にし
た紡糸液から凝固させると、本発明の繊維状セルロース
エステルを容易かつ効率よく得ることができるが、前記
繊維状セルロースエステルの製法は、これに限定される
ものではなく、他の手段によりセルロースエステル溶液
に剪断力を作用させ、セルロースエステル溶液を凝固さ
せることによって前記繊維状セルロースエステルを得る
種々の方法も採用できる。

【００２７】以下、必要に応じて図面を参照しつつ、こ
の方法について説明する。

【００２８】本発明の方法では、繊維状紡糸液に剪断力
を作用させながら紡糸できる種々の装置が使用できる。
このような装置は、凝固液が供給される流路と、この流
路内にセルロースエステル溶液（以下、単に紡糸液と称
する場合がある）を吐出するためのノズル手段と、ノズ
ル手段から押出された繊維状の紡糸液をカッティングす
るための切断手段とを備えている場合が多い。

【００２９】図１は本発明の方法に利用できる製造装置
の一例を示す概略構成図、図２は図１に示す装置のノズ
ル手段の概略斜視図である。

【００３０】図１及び図２に示す装置は、パイプ１ａの
側壁で規定された、凝固液が供給される流路１と、この
流路１内に配設され、紡糸液を前記流路１内に吐出する
ためのノズル手段２と、このノズル手段から押出された
繊維状紡糸液に剪断力を作用させながらカッティングす
るためのカッティング手段６とを備えている。

【００３１】前記ノズル手段２は、紡糸液を供給するた
めの供給口４を備えた筒状のケーシング３と、このケー
シングのうち前記流路１の下流側の側壁に形成された複
数の細孔５とを備えている。また、前記カッティング手
段６は、前記ケーシング３内で軸方向に延びるシャフト
７と、このシャフトの端部に取付けられ、かつモーター
などの回転駆動源により回転可能なカッタ８とを備えて
いる。また、カッティング手段６のカッタ８は、前記ケ
ーシング３のうち、紡糸液が吐出される側壁に摺接また
は近接して回転可能である。

【００３２】このような装置を用いると、供給口４から
ケーシング３内に加圧状態で供給された紡糸液は、ノズ
ル手段２の細孔５から吐出される。細孔５から吐出した
繊維状紡糸液は、カッティング手段６のカッタ８により
切断されるとともに、流路１内に供給された凝固液と接
触する。その際、回転駆動されたカッタ８の回転力およ
び撹拌力により、細孔５から吐出された繊維状紡糸液に
剪断力を作用させることができるので、繊維状紡糸液を
部分的にフィブリル化しながら、切断し、短繊維として
凝固できる。

【００３３】図３は本発明の方法に利用できる他の製造
装置の一例を示す概略構成図、図４は図３に示す装置の
ノズル手段の概略斜視図である。

【００３４】図３及び図４に示す装置は、パイプ１１ａ
の側壁で規定された、凝固液が供給される流路１１と、
この流路１１内に配設され、かつ紡糸液を前記流路１１
内に吐出するためのノズル手段１２と、このノズル手段
から押出された繊維状紡糸液に旋回流による剪断力を作
用させながらカッティングするためのカッティング手段
１７とを備えている。

【００３５】前記ノズル手段１２は、前記と同様に、供
給口１４を備えた筒状のケーシング１３と、このケーシ
ングのうち前記流路１１の下流側の吐出側壁に形成され
た複数の細孔１５とを備えている。前記供給口１４から
ケーシング１３内に加圧状態で供給された紡糸液は、ノ
ズル手段１２の細孔１５から吐出され、細孔１５から吐
出した繊維状紡糸液１６は、流路１１内に供給された凝
固液と接触する。

【００３６】そして、非固化状態の繊維状紡糸液に剪断
力を作用させながらカッティングするため、前記流路１
１のうち、前記細孔１５が形成された吐出側壁とは離れ
た下流側には、回転可能なインペラ状のカッタ（図示せ
ず）を備えたカッティング手段１７が設けられている。
そのため、回転駆動されたカッタの回転力および撹拌力
により、細孔１５から吐出された繊維状紡糸液１６に
は、凝固液により凝固作用が開始するとともに、前記カ
ッティング手段１７の旋回流により剪断力が作用する。
従って、カッティング手段１７により、繊維状紡糸液１
６を部分的にフィブリル化しながら、切断し、短繊維と
して凝固できる。

【００３７】なお、前記カッティング手段のカッタは、
ケーシングの吐出側壁に近接して回転可能であってもよ
く、吐出壁から離れた位置で回転可能であってもよい。
また、フィブリル化の程度や繊維長は、前記紡糸液の吐
出速度、吐出壁とカッティング手段との距離、カッティ
ング手段による剪断力（カッタの回転速度）などにより
調整できる。なお、剪断力は、紡糸液が完全に凝固する
前に作用させればよく、部分的に凝固した繊維状紡糸液
に作用させてもよい。剪断力は、前記カッタの回転剪断
力、インペラの旋回流に限らず、ジェット流、パルス波
による衝撃などを利用して繊維状紡糸液に作用させても
よい。

【００３８】円形のノズルを用いる場合、ノズル口径
は、所望の繊維径などに応じて選択できるが、通常１０
〜１０００μｍ程度である。ノズルとしては、前記例示
の円形ノズルに限らず、前記円形ノズルと同程度の断面
積を有する異形ノズルなどを用いることができる。

【００３９】セルロースエステル溶液は、セルロースエ
ステルを良溶媒に溶解することにより調製できる。前記
良溶媒は、セルロースエステルの種類や平均置換度など
に応じて適宜選択でき、例えば、アセトン、メチルエチ
ルケトンなどのケトン類；ジオキサンなどのエーテル
類；酢酸などのカルボン酸、ジクロロメタンなどのハロ
ゲン化アルキル類、メタノールなどのアルコール類など
の有機溶媒；これらの有機溶媒の混合溶媒；及びこられ
の有機溶媒と水との混合溶媒などを用いることができ
る。前記良溶媒は、通常、アセトン、メチルエチルケト
ン、ジオキサン、酢酸、ジクロロメタン−メタノール混
合溶媒、アセトン−水混合溶媒、酢酸−水混合溶媒など
の混合溶媒である場合が多い。また、セルロースエステ
ル溶液としては、セルロースエステルの製造過程におい
て、原料セルロースを溶媒中でエステル化し、必要に応
じて加水分解して得られるドープの形態で用いてもよ
い。

【００４０】セルロースエステル溶液におけるセルロー
スエステルの濃度は、通常２〜５０重量％、好ましくは
５〜４０重量％、より好ましくは１０〜２５重量％程度
である。濃度が２重量％未満では、繊維状セルロースエ
ステルを効率よく製造できず、濃度が５０重量％を越え
ると、溶液の粘度が高く、所望の形状の繊維が得られに
くい。

【００４１】前記凝固剤は、セルロースエステルに対す
る非溶媒又は貧溶媒のうちから、セルロースエステルや
用いる良溶媒の種類に応じて選択すればよく、例えば、
水；メタノールなどのアルコール類；水と前記良溶媒と
の混合溶媒などが挙げられる。凝固剤は、通常、水、メ
タノール、アセトン−水混合溶媒、ジオキサン−水混合
溶媒、酢酸−水混合溶媒等が含まれる。なお、凝固剤と
して用いる混合溶媒は、良溶媒に比べて水の割合が多
い。

【００４２】このような良溶媒と凝固剤との組み合わせ
は、特に制限されないが、例えば、セルロースアセテー
トの場合、次の組み合わせが例示される。（ｉ）平均置換度２．５程度のセルロースジアセテー
ト：（ａ）良溶媒：アセトン、又はアセトン含有量７０重量
％以上のアセトン−水混合溶媒凝固剤：水、又はアセトン含有量５０重量％以下のアセ
トン−水混合溶媒との組み合わせ、（ｂ）良溶媒：ジオキサン凝固剤：水、又はジオキサン含有量３０重量％以下のジ
オキサン−水混合溶媒との組み合わせ、（ｃ）良溶媒：酢酸、又は酢酸含有量６０重量％以上の
酢酸−水混合溶媒凝固剤：水、又は酢酸含有量４０重量％以下の酢酸−水
混合溶媒との組み合わせ；（ｉｉ）平均置換度３程度のセルローストリアセテー
ト：（ｄ）良溶媒：塩化メチレン／メタノール＝９／１（重
量比）の混合溶媒凝固剤：メタノールとの組み合わせなどである。

【００４３】前記凝固剤とセルロースエステル溶液との
割合は、得られる繊維の特性を損なわない範囲で適宜選
択できるが、通常、前者／後者＝１０／１（重量比）以
上（例えば３０／１〜２００／１（重量比）程度）であ
る。

【００４４】なお、前記方法で得られたフィブリル化さ
れたセルロースエステル繊維状物は、そのままでは、脱
溶媒が不十分で膨潤度が高く、そのまま乾燥すると、固
い樹脂状物になり易い。従って、得られた繊維状物を、
脱水し、温水又は冷水で水洗し、次いで沸騰水処理又は
水蒸気処理などにより水の存在下で処理したものが、繊
維の膨潤度が低下し、乾燥により、柔らかい羽毛状の繊
維が得られ、好ましい。沸騰水処理又は水蒸気処理の処
理時間は、通常５分以上（例えば１０〜２時間程度）、
好ましくは１０〜５０分程度である。

【００４５】本発明のフィルター素材は、前記繊維状セ
ルロースエステルを含む。フィルター素材における繊維
状セルロースエステルの含有量は、素材の強度及び崩壊
性に応じて選択でき、例えば、素材全量に対して、２０
重量％以上（例えば３０〜１００重量％程度）、好まし
くは４０重量％以上（例えば５０〜１００重量％程度）
である。フィルター素材は、繊維状セルロースエステル
を６０重量％以上含有する場合が多い。なお、繊維状セ
ルロースエステルの含有量が２０重量％未満では、たば
この喫味が損なわれ易い。本発明のフィルター素材は、
特に他の成分を添加しなくても、適度なたばこ煙の濾過
効率を有し、たばこの喫味が良好で、しかも湿澗時の崩
壊性に優れるフィルターが得られるという特色がある。

【００４６】なお、前記フィルター素材は、必要に応じ
て、他の成分（以下、第二成分という）、例えば、ポリ
オレフィン（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンな
ど）、ポリビニルアルコール、ポリエステル（例えば、
ポリエチレンテレフタレートなど）、ポリアミド等の合
成ポリマー；木材繊維（例えば、針葉樹、広葉樹等の木
材パルプなど）、種子毛繊維（例えば、リンターなどの
綿花、ボンバックス綿、カポックなど）、ジン皮繊維
（例えば、麻、亜麻、黄麻、ラミー、コウゾ、ミツマタ
など）、葉繊維（例えば、マニラ麻、ニュージーランド
麻など）等から得られる天然セルロース；ビスコースレ
ーヨン、銅アンモニアレーヨン、フォルチザン、硝酸人
絹などの再生セルロースなどを含んでいてもよい。これ
らの第二成分のうち、天然セルロース（特に木材パルプ
やリンターパルプなど）や再生セルロースは、素材の生
分解性を高める上で有用である。

【００４７】前記成分の形態は、特に制限されないが、
通常、粉粒状（特に粉末状）や繊維状で使用する場合が
多い。繊維状の第二成分を用いると、素材の成形性、特
にシート形成能に優れる。

【００４８】前記セルロースエステル繊維と第二成分と
の割合は、たばこの喫味や水崩壊性を損なわない範囲で
選択でき、例えば、前者／後者＝９８／２〜２０／８０
（重量比）、好ましくは９５／５〜３０／７０（重量
比）、より好ましくは９０／１０〜５０／５０（重量
比）程度である。

【００４９】また、前記セルロースエステル、フィルタ
ー素材は、その特性を損なわない範囲で、種々の添加
剤、例えば、カオリン、タルク、ケイソウ土、酸化チタ
ン、アルミナ、石英、炭酸カルシウム、硫酸バリウムな
どの無機微粉末等のサイズ剤；前記例示のアルカリ金属
やアルカリ土類金属の塩などの熱安定化剤；着色剤；歩
留まり向上剤などを含んでいてもよい。また、クエン
酸、酒石酸、リンゴ酸などの生分解促進剤、アナターゼ
型酸化チタンなどの光分解促進剤のいずれか一方、又は
双方を含有させることにより、前記高い崩壊性と相俟っ
て、素材の分解性をさらに高めることができる。

【００５０】なお、崩壊性を損なわない範囲であれば、
フィルター素材は、トリアセチン、トリエチレングリコ
ースジアセテート等の可塑剤を含んでいてもよいが、湿
潤による崩壊性を高めるため、可塑剤は含まないのが好
ましい。また、フィルター素材は、必要に応じて接着剤
を含んでいてもよいが、湿潤時の崩壊性を高めるため、
接着剤としては、水溶性接着剤が好ましい。水溶性接着
剤には、天然物系接着剤（例えば、デンプン、変性デン
プン、可溶性デンプン、デキストラン、アラビアゴム、
アルギン酸ナトリウム、カゼイン、ゼラチンなど）；セ
ルロース誘導体（例えば、カルボキシメチルセルロー
ス、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、
エチルセルロースなど）；合成樹脂系接着剤（例えば、
ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビ
ニルエーテル、水溶性アクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、
ビニルアルキルエーテルマレイン酸共重合体、ポリアル
キレンオキサイド、水溶性ポリエステル、水溶性ポリア
ミドなど）等が例示される。これらの水溶性接着剤は、
一種又は二種以上使用できる。

【００５１】素材の形状は、特に制限されず、繊維状、
毛状、織布状、不織布状、トウ状、ウェブ状、シート状
などいずれであってもよい。好ましい素材には、ウェブ
又はシート状素材、特に不織布状で抄紙構造を有するシ
ート状素材が含まれる。なお、抄紙構造とは、繊維が互
いに絡み合った構造を意味する。このような素材は、紙
力が大きく、しかも雨水などによる湿潤に伴って迅速に
崩壊する。

【００５２】前記フィルター素材は、例えば、（１）繊
維状セルロースエステルを含む組成物を、そのまま、あ
るいは成型してフィルター素材とする方法、（２）繊維
状セルロースエステルを含む組成物を用いて、シート状
素材とする方法などにより調製できる。（１）繊維状セ
ルロースエステルを含む組成物をそのまま成形する際、
接着が必要な場合、湿潤時の崩壊性を損なわないため、
接着剤として前記例示の水溶性接着剤を用いるのが好ま
しい。（２）シート状のフィルター素材は、例えば、
（ａ）繊維状セルロースエステルを含むスラリーを用い
て湿式抄紙したり、（ｂ）繊維状セルロースエステルを
含む組成物を、乾式抄紙することにより得られる。

【００５３】（ａ）湿式抄紙における前記スラリーの固
形分濃度は、抄紙可能な範囲で適当に選択でき、例えば
０．００５〜０．５重量％程度である。湿式抄紙は慣用
の方法で行うことができ、例えば、多孔板などを備えた
湿式抄紙機を用いて抄紙し、脱水乾燥することにより行
うことができる。

【００５４】（ｂ）乾式抄紙も慣用の方法、例えば前記
組成物を、気流を用いて、ネット等に吹き付けることに
より行える。乾式抄紙の際、接着剤を用いる場合は、前
記例示の水溶性接着剤を用いることが好ましい。このよ
うな水溶性接着剤を用いた素材は、湿潤時に水分により
繊維状に崩壊し、崩壊性が高い。

【００５５】セルロースエステルの熱可塑性を利用して
加熱加圧成型により製造されたシート状物の水崩壊性が
著しく低下するのに対して、上記の様な方法で得られた
フィルター素材は、良好な水崩壊性を有している。

【００５６】本発明のたばこ煙用フィルター素材は、た
ばこ煙用フィルター（たばこ用フィルターロッド）を製
造する上で有用である。前記たばこ煙用フィルターは、
慣用の方法、例えば、フィルター素材を、そのままフィ
ルターロッド成型用金型に充填してフィルタープラグと
したり、シート状の素材をフィルタープラグ巻上げ機に
導入することにより得られる。

【００５７】また、シート状素材は、フィルタープラグ
を通じて、チャンネリングを抑制しつつ、煙を円滑かっ
均一に通過させるため、クレープ加工又はエンボス加工
されているのが好ましい。クレープ加工は、進行方向に
沿って多数の溝が形成された一対のクレープ化ロールに
シート状素材を通し、シートの進行方向に沿って鐵及び
若干の裂け目を形成することにより行うことができる。
エンボス加工は、格子状、ランダム状などに凹凸が形成
されたロール間にシート状素材を通したり、凹凸部が形
成されたロールでシート状素材を押圧することにより行
うことができる。クレープ加工やエンボス加工により、
フィルターの通気性を調整できる。

【００５８】前記プラグ巻上げ機では、クレープ加工又
はエンボス加工したシート状素材をロート中に巻き込ん
だ後、巻紙により円筒状に巻き上げ、糊付けし、適当な
長さに切断することにより、フィルタープラグを作製で
きる。巻き上げに際して、クレープ加工したシート状素
材は、鐵が延びる方向に横断又はほぼ直交する方向に巻
き上げる場合が多い。

【００５９】フィルタープラグの作製に際して、円筒状
の巻紙同士での端部での糊付け、巻き上げられた円筒状
の素材と巻紙との糊付けが必要な場合は、崩壊性を損な
わないため、接着剤として、前記例示の水溶性接着剤を
用いるのが好ましい。

【００６０】このようなたばこ煙用フィルターを用いる
と、たばこ煙の喫味が良好である。すなわち、本発明の
たばこ煙用フィルターは、部分的にフィブリル化された
特定の径及び比表面積を有するセルロースエステル繊維
で構成されるので、適度な濾過効率を有し、セルロース
アセテート繊維束からなるフィルターに匹敵する喫味が
得られる。しかも、乾燥時の強度が高いにも拘わらず、
湿潤時に容易かつ迅速に崩壊する。

【００６１】

【発明の効果】本発明のたばこ煙用フィルター素材およ
びたばこ煙用フィルターは、フィブリル化され、特定の
平均直径及び比表面積を有する本発明のセルロースエス
テル繊維を用いるので、たばこの喫味を損なうことな
く、湿潤時の崩壊性に優れ、環境汚染を軽減できる。ま
た、紙力が大きいにも拘わらず、湿潤時に容易かつ迅速
に崩壊する。さらに、たばこ喫味を損なうことなく、た
ばこ煙中の有害成分を効率よく除去できる。

【００６２】本発明の方法では、前記の如き優れた特性
を有するたばこ煙用フィルター素材に用いられる繊維状
セルロースエステルを製造できる。

【００６３】

【実施例】以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではない。

【００６４】なお、実施例および比較例において、秤
量、崩壊性は下記の方法で測定した。

【００６５】水崩壊度（％）：試料０．２ｇを精秤し、
１リットルビーカー（直径１１０ｍｍ）内の水５００ｍ
ｌに投入し、渦中心部の高さが最も高い液面の高さの１
／２の高さとなるように、マグネチックスターラーで撹
拝し、３０分後に５メッシュの金網で濾過し、１０５
℃、２時間乾燥後の濾残重量を測定し、下記式により水
崩壊度を算出し、湿潤時の崩壊性を評価した。

【００６６】水崩壊度（％）＝１００×［１−（Ｂ／Ａ）］式中、Ａは試料の重量（ｇ）、Ｂは乾燥後の濾残の重量
（ｇ）を示す。

【００６７】秤量（ｇ／ｍ²）：ＪＩＳ−Ｐ−８１２１喫味試験は、紙巻きたばこ［市販のたばこ（日本たばこ
産業（株）、商品名ハイライト）のフィルタープラグを
除去したもの］にフィルタープラグ化した試料を取り付
け、喫煙愛好者５人によって喫味試験を行い、下記の基
準で香喫味を評価し、５人の評価の平均値で表した。

【００６８】評価基準香喫味３：辛味がなく、たばこの旨味がある香喫味２：辛味はないが、旨味が落ちる香喫味１：辛味がある。

【００６９】実施例１セルロースジアセテート（置換度２．５）をアセトン９
５部と水５部からなる溶媒中に溶解し、濃度２０重量％
の溶液を調製した。一方、凝固剤として、アセトン：水
＝１０：９０（重量比）の溶液を調製し、液温２０℃に
調整した。

【００７０】繊維製造装置として、図１及び２に示すカ
ッティング手段を備えた装置を用いた。パイプ１ａ内に
は、前記凝固剤を図１の矢印の方向に流した。そして、
前記セルロースジアセテート溶液を供給口４から投入
し、ノズル手段２の直径２００μｍの細孔５からカッタ
８で切断しながら、凝固剤中に押出した。セルロースジ
アセテート溶液は、凝固剤と接する際に剪断力を受け、
一部フィブリル化しながら凝固し、セルロースジアセテ
ート繊維が得られた。

【００７１】得られた繊維を遠心脱水した後、５０℃の
温水中に投入し、洗浄・脱溶媒した。湿潤状態で顕微鏡
下で観察した繊維の見掛けの直径は１００〜２００μｍ
の範囲であった。これを、１００℃の沸騰水中に投入し
て３０分間処理した後、脱水した（繊維Ａ）。

【００７２】得られた繊維を９０℃の熱風で乾燥したと
ころ、フワフワの繊維塊が得られた。この繊維の繊維長
は０．５〜３ｍｍ程度、ＢＥＴ比表面積は３ｍ²／ｇで
あった。前記繊維塊をフィルタープラグ金型に充填し、
プラグ状に成型して巻紙で巻き、フィルタープラグ（長
さ２５ｍｍ、円周２４．５ｍｍ、プラグ重量０．２３ｇ
／本）を作製した。得られたフィルタープラグの喫味試
験及び崩壊性の評価を行ったところ、香喫味は２．４で
あり、水崩壊度は８５％であった。

【００７３】実施例２実施例１で得られた繊維Ａ（８０重量部）を湿潤状態の
まま４０００００重量部の水に分散し、針葉樹漂白クラ
フトパルプＢ（２０重量部）を添加し、水分散液を調製
した。これを常法に従って湿式抄造し、脱水乾燥して坪
量３０ｇ／ｍ²のシートを得た。得られたシートの組成
は仕込み組成と同様であった。そして、水崩壊性を調べ
たところ、水崩壊度は７２％であった。

【００７４】実施例３実施例２で得られたシートにクレープ加工を施し、クレ
ープ化したシート状フィルター素材を、可塑剤を添加せ
ずに１００ｍ／分の速度で巻き上げ、フィルタープラグ
を作製した。得られたフィルタープラグは、長さ２５ｍ
ｍ、円周２４．５ｍｍ、プラグ重量０．２３ｇ／本であ
った。そして、崩壊性及び喫味を調べたところ、水崩壊
度は７５％であり、香喫味は２．８であった。

【００７５】実施例４実施例１で得られた乾燥状態の繊維Ａと、針葉樹漂白ク
ラフトパルプＢとをＡ／Ｂ＝８０／２０（重量比）の割
合で混合した組成物を、気体流によってネットに吹き付
け、同時に、ネット上の前記組成物に対して５重量％の
酢酸ビニルを含むように酢酸ビニルエマルジョンを吹き
付けて秤量３５ｇ／ｍ²のシートを作製した。得られた
シートの水崩壊度は６９％であった。

【００７６】実施例５実施例４で得たシートを、クレープ加工し、可塑剤を添
加せずに、１００ｍ／分の速度で巻き上げ、フィルター
プラグ（長さ２５ｍｍ、円周２４．５ｍｍ、プラグ重量
０．２６ｇ／本）を作製した。得られたフィルタープラ
グの崩壊性及び香喫味を調べたところ、水崩壊度は６５
％であり、香喫味は２．６であった。

【００７７】実施例６針葉樹サルファイトパルプ（α−セルロース含量９２
％）をセルロース原料として用い、アセチル化剤として
無水酢酸、触媒として硫酸、反応溶媒として酢酸を用い
て、常法によりアセチル化した後、熟成（加水分解）し
て、セルロースジアセテート／酢酸／水＝２０／６０／
２０（重量比）の組成のドープを得、これを６０℃に調
温した。一方、凝固剤として、２０℃の１０重量％酢酸
水溶液を調製した。

【００７８】製造装置として、図３及び４に示すカッテ
ィング手段１７を備えた装置を用いた。パイプ１１ａ中
に、図３の矢印に示す方向に凝固剤を流しておき、ここ
ヘノズル手段１２の細孔１５からドープを押し、ドープ
が固化する前にカッティング手段１７の旋回流で切断す
ることで、一部がフィブリル化されたセルロースアセテ
ート繊維を得た。

【００７９】得られた繊維を遠心脱水した後、５０℃の
温水中に投入し、洗浄・脱溶媒した。湿潤状態で顕微鏡
下で観察した繊維の見掛けの直径は５０〜１５０μｍの
範囲であった。これを、１００℃の沸騰水中に投入して
３０分間処理した後、脱水した（繊維Ｃ）。得られた繊
維を９０℃の熱風で乾燥したところ、フワフワの羽毛状
繊維塊が得られた。

【００８０】乾燥状態の繊維Ｃ（繊維長０．３〜２ｍ
ｍ、ＢＥＴ比表面積３．８ｍ²／ｇ）と、実施例２で用
いたものと同様の針葉樹漂白クラフトパルプＢを、Ｃ／
Ｂ＝６０／４０（重量比）の割合で混合して組成物を調
製した。この組成物を、可塑剤を添加せずに、フィルタ
ープラグ金型に充填し、プラグ状に成型し、巻紙で巻い
てフィルタープラグを作製した。前記フィルタープラグ
の崩壊性及び香喫味を調べたところ、水崩壊度は７３％
であり、香喫味は２．２であった。

【００８１】実施例７実施例６で得た湿潤状態の繊維Ｃ（６０重量部）と、前
記針葉樹漂白クラフトパルプＢ（４０重量部）とを、４
０００００重量部の水に均一に分散し、常法により湿式
抄造し、脱水乾燥することにより、坪量３０ｇ／ｍ²の
シートを作製した。得られたシートの組成は仕込み組成
と同じであった。そして、崩壊性を調べたところ、水崩
壊度は７０％であった。

【００８２】実施例８実施例７で得たシート状フィルター素材を、クレープ化
ロールを用いてクレープ加工し、可塑剤を添加すること
なく巻き上げ、フィルタープラグ（長さ２５ｍｍ、円周
２４．５ｍｍ、プラグ重量０．２３ｇ／本）を得た。前
記フィルタープラグの水崩壊度は７８％であり、香喫味
は２，４であった。

【００８３】比較例１セルロースジアセテート繊維束をトリアセチンを用いて
成型したフィルタープラグの崩壊性評価及び喫味試験を
行ったところ、水崩壊度は２％、香喫味は２．６であっ
た。

【００８４】比較例２針葉樹漂白クラフトパルプＢ（１００重量部）を用いる
以外、実施例７と同様にして、坪量３０ｇ／ｍ²のシー
トを得た。得られたシートの水崩壊性を調べたところ、
崩壊度は６８％であった。得られたシートにクレープ加
工を施し、巻上げ機で巻き上げ、フィルタープラグ（長
さ２５ｍｍ、円周２４．５ｍｍ、プラグ．重量０．２３
ｇ／本）を作製した。そして、崩壊性及び香喫味を調べ
たところ、水崩壊度は７４％、香喫味は１．４であっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の製造方法で用いる装置の一例
を示す概略断面図である。

【図２】図２は、図１に示す装置のノズル手段の概略斜
視図である。

【図３】図３は、本発明の製造方法で用いる装置の他の
例を示す概略断面図である。

【図４】図４は、図３に示す装置のノズル手段の概略斜
視図である。

【符号の説明】

１，１１…流路２，１２…ノズル３，１３…ケーシング４，１４…供給口５，１５…細孔６，１７…カッティング手段１６…繊維状紡糸液

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4B045 AA50 AB16 BA07 BC04 BD36 BD38 4L035 BB03 BB15 BB21 DD19 4L055 AA02 AC06 AF10 AJ06 AJ07 EA16 EA17 EA32 FA20 GA31 GA50

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セルロースエステル溶液を、ノズルから
前記セルロースエステルに対する沈殿剤又は凝固剤中に
押出し、非固化状態の繊維状紡糸液を、カッティング手
段により、剪断力を作用させて部分的にフィブリル化し
ながら切断する繊維状セルロースエステル短繊維の製造
方法。
【請求項２】非固化状態の紡糸液を部分的にフィブリ
ル化しながら切断するとともに凝固液と接触させ、短繊
維として凝固させる請求項１記載の製造方法。
【請求項３】請求項１記載の製造方法により得られた
セルロースエステル短繊維。
【請求項４】湿潤時に測定した最も太い部分の繊維直
径の平均値を示す平均直径が１５〜２５０μｍであり、
ＢＥＴ比表面積が０．５〜４．５ｍ²／ｇである請求項
３記載のセルロースエステル短繊維。
【請求項５】請求項３記載のセルロースエステル短繊
維を含むたばこ煙用フィルター素材。
【請求項６】セルロースエステル短繊維の含有量が、
素材の全量に対して２０重量％以上である請求項５記載
のたばこ煙用フィルター素材。
【請求項７】セルロースエステルがセルロースアセテ
ートである請求項５記載のたばこ煙用フィルター素材。
【請求項８】セルロースエステル短繊維の繊維長が
０．１〜１０ｍｍである請求項５記載のたばこ煙用フィ
ルター素材。
【請求項９】さらに天然又は再生セルロースを含有
し、かつセルロースエステル短繊維と、前記天然又は再
生セルロース繊維との割合が、前者／後者＝９８／２〜
２０／８０（重量比）である請求項５記載のたばこ煙用
フィルター素材。
【請求項１０】抄紙構造を有するシート状であり、ク
レープ加工又はエンボス加工されている請求項５記載の
たばこ煙用フィルター素材
【請求項１１】平均酢化度２９〜６２％のセルロース
エステル短繊維を、素材の全量に対して４０重量％以上
含むたばこ煙用フィルター素材であって、前記セルロー
スエステル短繊維が部分的にフィブリル化され、その湿
潤時に測定した最も太い部分の繊維直径の平均値を示す
平均直径が２０〜２００μｍであり、ＢＥＴ比表面積が
０．５〜４ｍ²／ｇである請求項５記載のたばこ煙用フ
ィルター素材。
【請求項１２】請求項５記載のたばこ煙用フィルター
素材で構成されたたばこ煙用フィルター。